จากที่กล่าวมาถ้าเครื่องก าเนิดไฟฟ้าไม่สร้างแรงดันไฟฟ้าเหนี่ยวน าตามขนาดที่ต้องการ ซึ่งอาจมีสาเหตุขัดข้องต่าง ๆ และวิธีการไข ดังนี้ 1. ไม่มีเส้นแรงแม่เหล็กตกค้าง เนื่องจากไม่ได้ใช้งานเป็นเวลานาน หรือเครื่องก าเนิดไฟฟ้า ถูกสร้างขึ้นใหม่ซึ่งจะไม่มีเส้นแรงแม่เหล็กตกค้าง วิธีการแก้ไข น าแหล่งจ่ายไฟฟ้ากระแสตรงจากภายนอก มากระตุ้นที่ขดลวดสนามแม่เหล็ก ในเวลาสั้น ๆ 3-5 วินาที
2. ต่อขดลวดสนามแม่เหล ็ กกลับขั้ว ท าให้กระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านขดลวดสนามแม่เหล็ก สร้างเส้นแรงแม่เหล็กหักล้างกับเส้นแรงแม่เหล็กตกค้าง วิธีการแก้ไข กลับขั้วของขดลวดสนามแม่เหล็ก 3. ปรับความต ้ านทานของวงจรขดลวดสนามแม่เหล ็ กส ู งเก ิ นไป ซึ่งจุดตัดทั้งสองเส้นมีค่า ใกล้เคียงกับ Er ซึ่งเป็นแรงดันไฟฟ้าเหนี่ยวน าตกค้าง วิธีการแก้ไข ลดค่าความต้านทานของวงจรขดลวด สนามแม่เหล็กท าได้โดยการปรับที่ตัวต้านทานรีโอสแตต 4. วงจรของขดลวดอาร์เมเจอร์ขาด อันได้แก่ขดลวดอาร์เมเจอร์ขาดวงจร การสัมผัสแปรง ถ่านกับซี่คอมมิวเทเตอร์ไม่แน่นพอหรือแปรงถ่านสึกหรอมาก วิธีการแก้ไข ตรวจสอบวงจรขดลวดอาร์ เมเจอร์อันได้แก่ การเปิดวงจร สปริงกดแปรงถ่าน ตรวจสอบและท าความสะอาดแปรงถ่าน 5. หม ุ นเคร ื่องกา เน ิ ดไฟฟ้ ากลับทศ ิ ทาง จะท าให้แรงดันไฟฟ้าเหนี่ยวน าตกค้างมีขั้วตรงข้าม จึงท าให้กระแสที่ใช้ในการสร้างเส้นแรงแม่เหล็กหักล้างกับเส้นแรงแม่เหล็กตกค้าง วิธีการแก้ไข หมุนเครื่อง ก าเนิดตามทิศทางที่ก าหนด 6. ความเร ็ วรอบของเคร ื่องกา เน ิ ดต่า กว่าความเร ็ วว ิ กฤต ิเนื่องจากแรงดันไฟฟ้าเหนี่ยวน า แปรตามกับความเร็วรอบ เมื่อความเร็วรอบต ่า ๆ ท าให้แรงดันไฟฟ้าตกค้างน้อยมากเส้นแรงแม่เหล็กก็จะ น้อยมากด้วย ท าให้ไม่เพียงพอที่จะสร้างแรงดันไฟฟ้าเหนี่ยวน าขึ้นมา วิธีการแก้ไขก็คือ หมุนเครื่องก าเนิด ไฟฟ้าให้ได้ที่ความเร็วรอบตามพิกัด
ตัวอย่างท ี่3.1 เครื่องก าเนิดไฟฟ้ากระแสตรงแบบชันต์ มีค่าความต้านทานจากขดลวดสนามแม่เหล็ก 400 Ω ถูกขับด้วยความเร็ว 1800 r/min มีข้อมูลจากการทดสอบเมื่อไม่มีโหลด ดังนี้ ก. เขียนเส้นโค้งแรงดันไฟฟ้าเหนี่ยวน าขณะไม่มีโหลด ข. ความต้านทานรีโอสแตตที่ต่ออนุกรมกับขดลวดสนามแม่เหล็ก ค. ความต้านทานวิกฤตที่ความเร็วรอบ 1800 r/min และค่าความต้านทานรีโอสแตตที่ปรับ ง. ความเร็ววิกฤตของเส้นโค้ง 2 และความต้านทานวิกฤตที่ความเร็ววิกฤตนี้
วิธีท า ก. เขียนเส้นโค้งแรงดันไฟฟ้าเหนี่ยวน าขณะไม่มีโหลด โดยน าค่าที่ได้จากการทดสอบมาเขียนลงบน กราฟ ซึ่งได้เส้นโค้ง 1 ที่ความเร็วรอบ 1800 r/min ดังรูปที่ 3.6
3.3.1 ค ุ ณลักษณะเม ื่อไม่ม ีโหลด ดังรูปที่ 3.8 (ก) เมื่อยังไม่น าโหลดมาต่อเข้ากับเครื่องก าเนิด ไฟฟ้า ท าให้วงจรของเครื่องก าเนิดไฟฟ้าเปิดวงจร ดังนั้นถ้าหมุนเครื่องก าเนิดไฟฟ้าให้มีความเร็วรอบคงที่ เครื่องก าเนิดไฟฟ้าจะสร้างแรงดันไฟฟ้าเหนี่ยวน าขึ้นมาเพียงเล็กน้อยอันเกิดจากเส้นแรงแม่เหล็กตกค้าง 3.3.2 ค ุ ณลักษณะเม ื่อม ีโหลด ซึ่งจะแสดงคุณลักษณะของแรงดันไฟฟ้าที่ขั้วของเครื่องก าเนิดเมื่อ กระแสไฟฟ้าที่อาร์เมเจอร์เปลี่ยนไป จากรูปที่ 3.8 (ข) เมื่อมีการเปลี่ยนแปลงกระแสไฟฟ้าที่โหลดให้มีค่า เพิ่มขึ้น ก็ท าให้กระแสไฟฟ้าที่อาร์เมเจอร์เพิ่มขึ้นด้วยและไหลผ่านขดลวดสนามแม่เหล็กแบบซีรีส์ ก็ท าให้ เส้นแรงแม่เหล็กเพิ่มขึ้นด้วยและส่งผลให้แรงดันไฟฟ้าที่เหนี่ยวน าเพิ่มขึ้นและแรงดันไฟฟ้าที่ขั้วก็เพิ่มขึ้น ด้วยนั่นคือถ้ากระแสโหลดเปลี่ยนแปลงเพิ่มขึ้นก็ส่งผลให้แรงดันไฟฟ้าที่ขั้วเปลี่ยนแปลงเพิ่มขึ้นด้วย ดังรูป ที่ 3.9
จากรูปที่ 3.9 เส้นกราฟ a เป็นคุณลักษณะของเครื่องก าเนิดไฟฟ้าแบบซีรีส์เมื่อไม่มีโหลดส่วน เส้นกราฟ b เป็นคุณลักษณะของเครื่องก าเนิดไฟฟ้าเมื่อมีโหลด เห็นว่าเมื่อกระแสไฟฟ้าที่อาร์เมเจอร์ เพิ่มขึ้น แรงดันไฟฟ้าที่ขั้วจะมีค่าน้อยกว่าแรงดันไฟฟ้าเหนี่ยวน า ซึ่งเกิดจากแรงดันไฟฟ้าลดลงเนื่องจาก อาร์เมเจอร์ รีแอกชันกับแรงดันไฟฟ้าตกคร่อมจากขดลวดอาร์เมเจอร์รวมกับขดลวดสนามแม่เหล็กแบบซี รีส์
ถ้าน าขดลวดสนามแม่เหล็กแบบซีรีส์กับขดลวดแบบชันต์มาต่อแบบผสม ซึ่งแรงดันไฟฟ้าที่ขั้วจะไม่ เปลี่ยนแปลงมากนักหรืออาจเปลี่ยนแปลงอย่างมากทั้งนี้ขึ้นอยู่กับวิธีการต่อในการสร้างเส้นแรงแม่เหล็ก ของขดลวดสนามแม่เหล็กทั้งสอง ดังนี้ 3.4.1 สร้างเส้นแรงแม่เหล็กเสริมกัน แบบนี้เป็นการต่อโดยให้ขดลวดสนามแม่เหล็กแบบซีรีส์ สร้างเส้นแรงแม่เหล็กเสริมกับขดลวดสนามแม่เหล็กแบบชันต์ เมื่อขดลวดทั้งสองมีกระแสไหลผ่านโดย ไหลไปในทิศทางเดียวกัน (If ไหลเข้าต้นคอยล์ และ Is ก็ไหลเข้าต้นคอยล์) จึงท าให้เส้นแรงแม่เหล็กทั้งสอง ไปในทิศทางเดียวกันและเสริมกัน ดังรูปที่ 3.10
เมื่อเครื่องก าเนิดไฟฟ้ายังไม่มีโหลดแรงดันไฟฟ้าที่ขั้วเท่ากับแรงดันไฟฟ้าเหนี่ยวน า เมื่อ กระแสไฟฟ้าที่อาร์เมเจอร์มีการเปลี่ยนแปลงเพิ่มขึ้นแรงดันไฟฟ้าเหนี่ยวน าที่อาร์เมเจอร์พยายาม เปลี่ยนแปลงลดลงแต่เนื่องจากมีกระแสไฟฟ้าที่อาร์เมเจอร์และไหลผ่านขดลวดสนามแม่เหล็กแบบซีรีส์ ด้วย จึงเกิดเส้นแรงแม่เหล็กที่ขดลวดซีรีส์โดยสร้างเส้นแรงแม่เหล็กให้เพิ่มขึ้น และไปเสริมกับเส้นแรง แม่เหล็กที่เกิดจากขดลวดสนามแม่เหล็กแบบชันต์ จึงท าให้แรงดันไฟฟ้าที่ขั้วของเครื่องก าเนิดไฟฟ้าแบบ คอมปาวด์ที่สร้างเส้นแรงแม่เหล็กเสริมกัน โดยแรงดันไฟฟ้าที่ขั้วจะเปลี่ยนแปลงมากหรือน้อยนั้นขึ้นอยู่กับ การออกแบบจ านวนรอบที่พันของขดลวดสนามแม่เหล็กซีรีส์ (ไชยชาญ หินเกิด, 2555: 192) แบ่งออกเป็น 3 ลักษณะ ดังนี้ 1. จ านวนรอบของขดลวดสนามแม่เหล็กซีรีส์มีจ านวนรอบที่เหมาะสม เครื่องก าเนิดไฟฟ้า ลักษณะนี้จะให้แรงดันไฟฟ้าที่ขั้วเมื่อโหลดเต็มพิกัดมีค่าเท่ากับแรงดันไฟฟ้าในขณะที่ไม่มีโหลด ทั้งนี้ เพราะว่าเส้น-แรงแม่เหล็กจากขดลวดซีรีส์มีปริมาณเพียงพอที่จะไปเสริมกับเส้นแรงแม่เหล็กที่เกิดจาก ขดลวดชันต์ ดังนั้นเมื่อกระแสไฟฟ้าที่โหลดเพิ่มขึ้นจึงท าให้เครื่องก าเนิดไฟฟ้าลักษณะนี้มีแรงดันไฟฟ้าที่ขั้ว เปลี่ยนแปลงเล็กน้อย จึงเรียกว่า เคร ื่องกา เน ิ ดไฟฟ้ าแบบแฟลตคอมปาวด ์ (Flat Compound Generator) ดังรูปที่ 3.11
2. จ านวนรอบของขดลวดสนามแม่เหล็กซีรีส์มีจ านวนรอบที่น้อยกว่า (เทียบกับข้อ 1) เครื่อง ก าเนิดไฟฟ้าลักษณะนี้จะให้แรงดันไฟฟ้าที่ขั้วเมื่อโหลดเต็มพิกัดมีค่าน้อยกว่าแรงดันไฟฟ้าในขณะที่ไม่มี โหลดทั้งนี้เพราะว่าเส้นแรงแม่เหล็กจากขดลวดซีรีส์มีปริมาณน้อยกว่าที่จะไปเสริมกับเส้นแรงแม่เหล็กที่เกิด จากขดลวดชันต์ เมื่อกระแสไฟฟ้าที่โหลดเพิ่มขึ้นจึงท าให้เครื่องก าเนิดไฟฟ้าลักษณะนี้มีแรงดันไฟฟ้าที่ขั้ว เปลี่ยนแปลงลดลงมากว่าแบบแฟลตคอมปาวด์ จึงเรียกว่า เคร ื่องกา เน ิ ดไฟฟ้ าแบบอันเดอรคอมปาวด์ ์ (Under Compound Generator) ดังรูปที่ 3.11 3. จ านวนรอบของขดลวดสนามแม่เหล็กซีรีส์มีจ านวนรอบที่มากกว่า (เทียบกับข้อ 1) เครื่อง ก าเนิดไฟฟ้าลักษณะนี้จะให้แรงดันไฟฟ้าที่ขั้วเมื่อโหลดเต็มพิกัดมีค่ามากกว่าแรงดันไฟฟ้าในขณะที่ไม่มี โหลดเพราะว่าเส้นแรงแม่เหล็กจากขดลวดซีรีส์มีปริมาณมากกว่าที่จะไปเสริมกับเส้นแรงแม่เหล็กที่เกิดจาก ขดลวดชันต์ เมื่อกระแสไฟฟ้าที่โหลดเพิ่มขึ้นจึงท าให้เครื่องก าเนิดไฟฟ้าลักษณะนี้มีแรงดันไฟฟ้าที่ขั้ว เปลี่ยนแปลงเพิ่มขึ้นมากว่าแบบแฟลตคอมปาวด์ จึงเรียกว่า เคร ื่องกา เน ิ ดไฟฟ้ าแบบโอเวอร์คอมปาวด์ (Over Compound Generator) ดังรูปที่ 3.11
จากรูปที่ 3.12 เมื่อกระแสไฟฟ้าที่อาร์เมเจอร์มีการเปลี่ยนแปลงเพิ่มขึ้น แรงดันไฟฟ้าเหนี่ยวน าที่ อาร์–เมเจอร์จะเปลี่ยนแปลงลดลงอย่างมาก อันเกิดจากแรงดันไฟฟ้าลดลงเนื่องจากอาร์เมเจอร์รีแอกชัน และแรงดันไฟฟ้าตกคร่อมจากขดลวดอาร์เมเจอร์รวมกับขดลวดสนามแม่เหล็กแบบซีรีส์ เนื่องจากมีกระแส ไฟฟ้าที่อาร์เมเจอร์ไหลผ่านขดลวดแบบซีรีส์ จึงเกิดเส้นแรงแม่เหล็กที่ขดลวดซีรีส์สร้างเส้นแรงแม่เหล็ก เพิ่มขึ้นและไปหักล้างกับเส้นแรงแม่เหล็กที่เกิดจากขดลวดสนามแม่เหล็กแบบชันต์ จึงท าให้ผลรวมของ เส้น-แรงแม่เหล็กลดลงและลดลงอย่างมากเมื่อกระแสไฟฟ้าที่โหลดเพิ่มขึ้น ส่งผลให้แรงดันไฟฟ้าที่ขั้วของ เครื่องก าเนิดไฟฟ้าเปลี่ยนแปลงลดลงอย่างมาก จึงเรียกว่า เคร ื่องกา เน ิ ดไฟฟ้ าแบบด ิฟเฟอเรนเชียล คอมปาวด์(Differential Compound Generator) (สุธน แก่นต้น, 2556 : 173) ดังรูปที่ 3.11
อาร์เมเจอร์รีแอกชัน หมายถึง การเกิดเส้นแรงแม่เหล็กจากขดลวดอาร์เมเจอร์เมื่อเครื่องก าเนิด ไฟฟ้ามีโหลด โดยเส้นแรงแม่เหล็กจากขดลวดอาร์เมเจอร์ไปกระท ากับเส้นแรงแม่เหล็กที่แกนขั้ว ท าให้ เส้น-แรงแม่เหล็กเกิดการผิดเพี้ยน (Distortion) ไป โดยการเกิดอาร์เมเจอร์รีแอกชันอธิบายได้ดังนี้ 3.5.1 เม ื่อเคร ื่องกา เน ิ ดไฟฟ้ ายังไม่ม ีโหลด จะมีกระแสไฟฟ้าที่อาร์เมเจอร์น้อยมาก ดังนั้นเส้น แรง-แม่เหล็กที่แกนขั้วที่เกิดจากขั้วแม่เหล็กจะพุ่งออกจากขั้ว N ไปขั้ว S ในแนวเส้นตรงอย่างสม ่าเสมอกัน ทั้งส่วนบนและส่วนล่างของขั้วทั้งสอง (สุธน แก่นต้น, 2556 : 99) ดังรูปที่ 3.13 (ก) และเกิดแรงดันไฟฟ้า เหนี่ยวน าที่ขดลวดอาร์เมเจอร์โดยมีกระแสไหลเข้าและออกตามทิศทางการหมุน ดังรูปที่ 3.13 (ข) ถ้าท า การลากเส้นตั้งฉากกับเส้นแรงแม่เหล็กที่แกนขั้ว เรียกเส้นนี้ว่า แกนนิวทรัล (Neutral Plane) ซึ่งเป็น ต าแหน่งที่ไม่มีแรงดันไฟฟ้าเหนี่ยวน า โดยการวางต าแหน่งแปรงถ่านต้องวางที่ต าแหน่งนี้
3.5.2 เม ื่อเคร ื่องกา เน ิ ดไฟฟ้ าม ีโหลด ท าให้มีกระแสที่ขดลวดอาร์เมเจอร์โดยมีทิศทางการหมุนดัง รูปที่ 3.14 (ก) ในกลุ่มตัวน าที่อาร์เมเจอร์ทางด้านซ้ายมือ (ที่ตัดกับขั้ว N) เป็นกระแสไหลเข้าและเกิดเส้นแรงแม่เหล ็ กรอบถา ้ นา ในทิศทางตามเข ็ มนาฬิกาและกล่มุตวัท่ี อารเ ์ มเจอรท ์ างดา ้ นขวาม ื อ(ที่ตัดกับขั้ว S) เป็ นกระแสไหลออกและเกิดเสน ้ แรงแม่เหล ็ กรอบตวันา ในทิศทางทวนเข ็ มนาฬิกาและทา ใหเ ้ กิดเสนแรง ้ แม่เหล็กที่แกน แกนนิวทรัล ทิศทางการหมุนสนามแม่เหล็กที่อาร์เมเจอร์ขึ้น โดยตั้งฉากกับเส้นแรงแม่เหล็ก ที่แกนขั้ว ดังรูปที่ 3.14 (ข) โดยสนามแม่เหล็กที่อาร์เมเจอร์นี้ไปท ากับเส้นแรงแม่เหล็กที่แกนขั้วที่เกิดจากขั้ว และเกิดการบิดเบนไปในแนวเฉียงลงตามทิศทางการหมุนอาเมเจอร์ (ไชยชาญ หินเกิด, 2555 : 134) ดังรูป ที่ 3.14 (ค) ผลจากเส้นแรงแม่เหล็กบิดเบนไปท าให้แรงดันไฟฟ้าเหนี่ยวน าลดลงและมีเส้นแม่เหล็กที่เกิด จากการบิดเบนบางส่วนไปตัดกับตัวน าที่แปรงถ่านวางอยู่ ส่งผลให้เกิดการประกายไฟที่หน้าแปรงถ่านกับซี่ คอมมิวเทเตอร์ ดังนั้นเพื่อลดประกายไฟที่แปรงถ่านกับซี่คอมมิวเทเตอร์ จึงต้องเลื่อนต าแหน่งแปรงถ่าน ตามไปด้วยให้อยู่ในต าแหน่งแกนนิวทรัลใหม่ (NewNeutral Plane) ดังรูปที่ 3.14 (ค) โดยการเลื่อนแปรง ถ่านต้องเลื่อนไปตามทิศทางการหมุนของอาร์เมเจอร์เสมอและการเลื่อนแปรงถ่านจะเลื่อนไปมากหรือน้อย เท่าไรนั้นขึ้นอยู่กับกระแสไฟฟ้าที่ไหลในอาร์เมเจอร์
จากผลการเกิดอาร์เมเจอร์รีแอกชัน ท าให้แรงดันไฟฟ้าเหนี่ยวน าลดลงและยังท าให้เกิด ประกายไฟที่หน้าแปรงถ่านกับซี่คอมมิวเทเตอร์ ดังนั้นการแก้อาร์เมเจอร์รีแอกชันท าได้ ดังนี้ 1. เล ื่อนตา แหน่งแปรงถ่าน โดยการเลื่อนแปรงถ่านไปยังต าแหน่งแกนนิวทรัลใหม่ดังรูปที่ 3.14 ข้อดีก็คือไม่ต้องมีอุปกรณ์ใดมาต่อเข้าเพิ่มเติมเพียงแต่เลื่อนแปรงถ่าน โดยเลื่อนไปตามทิศทางการ หมุนส่วนข้อเสียต้องเลื่อนแปรงถ่านทุกครั้งเมื่อกระแสที่อาร์เมเจอร์เปลี่ยนแปลงจึงไม่เป็นที่นิยม
2. ใส่ขั้วแทรกหร ื ออ ิ นเตอรโ์ปล (Com-Poles or Inter-Pole) เป็นขั้วแม่เหล็กเล็ก ๆ ที่แทรก ไว้กึ่งกลางขั้วแม่เหล็กหลัก ดังรูปที่ 3.15 (ก) โดยที่ขั้วแทรกพันด้วยลวดทองแดงเส้นโตและต่ออนุกรมกับ อาร์เมเจอร์ เมื่อเครื่องก าเนิดไฟฟ้ามีโหลดท าให้มีกระแสไฟฟ้าที่อาร์เมเจอร์และไหลผ่านขดลวดขั้วแทรก และมีเส้นแรงแม่เหล็กที่เกิดจากขั้วแทรกตามทิศทางของกระแสไฟฟ้า โดยทิศทางของขั้วแทรกจะต้องมี ขั้วที่เหมือนกับขั้วแม่เหล็กหลักที่อยู่ข้างหน้าตามทิศทางการหมุน
จากรูปที่ 3.15 (ข) เมื่อตัวน าที่อาร์เมเจอร์อยู่ที่ต าแหน่งแกนนิวทรัล จะท าให้มีเส้นแรงแม่เหล็กที่ เกิดจากอาร์เมเจอร์รีแอกชันไปตัดกับตัวน าโดยมีทิศทางของกระแสไหลเข้าและในขณะเดียวกันตัวน าเดิม จะตัดกับเส้นแรงแม่เหล็กของขั้วแทรก โดยมีทิศทางของกระแสไหลออก (ทิศทางตรงข้ามกัน) ดังนั้นจึงท า ให้เกิดแรงดันในการเหนี่ยวน าที่ต าแหน่งนี้น้อยมาก จึงท าให้ช่วยลดการเกิดประกายไฟที่แปรงถ่านลงได้ 3. พันขดลวดชดเชย (Compensating Winding) ขดลวดชดเชยจะพันจากทองแดงเส้นโต และวางอยู่ในร่องบริเวณผิวด้านหน้าของขั้วแม่เหล็กหลักโดยมีต้นและปลายของขดลวดแต่ละชุดวางอยู่ ผิวหน้าอย่างละครึ่งของแกนขั้วแม่เหล็กดังรูปที่ 3.16 ซึ่งจะเห็นว่าต้นตัวน า b,d และ f จะอยู่ครึ่งหนึ่งของ หน้าแกนขั้วแม่เหล็กใต้และปลายตัวน า a, c และ e จะอยู่อีกครึ่งหนึ่งของแกนขั้วหน้าขั้วแม่เหล็กเหนือ
ในการต่อขดลวดชดเชยนี้จะต่ออนุกรมกับขดลวดอาร์เมเจอร์เช่นเดียวกันกับขดลวดขั้วแทรก โดยให้ทิศทางของกระแสไฟฟ้าที่สร้างเส้นแรงแม่เหล็กของขดลวดชดเชย มีทิศทางตรงข้ามกับเส้นแรง แม่เหล็กที่เกิดจากขดลวดอาร์เมเจอร์ซึ่งก็จะหักล้างกันให้เหลือน้อยที่สุด ส่งผลให้เส้นแรงแม่เหล็กที่เกิดจาก อาร์เมเจอร์ไปกระท ากับเส้นแรงแม่เหล็กที่แกนขั้วน้อยเช่นเดียวกัน ดังนั้นจึงเท่ากับว่าเส้นแรงแม่เหล็กที่เกิด จากแกนขั้วบิดเบนน้อยที่สุดเช่นเดียวกัน (A.E. Fitzgerald, Charles Kingsley, jr. and Stephen D. Umans, 2003 : 393)
คอมมิวเทชัน หมายถึง กระบวนการเปลี่ยนทิศทางการไหลของกระแสไฟฟ้าในขดลวดอาร์เมเจอร์ เมื่อขดลวดอาร์เมเจอร์ชุดนั้นเคลื่อนที่ผ่านพ้นแกนนิวทรัล ซึ่งอยู่ในต าแหน่งกึ่งกลางขั้วแม่เหล็กเหนือและ ขั้วแม่เหล็กใต้ที่อยู่ประชิดกัน ดังรูปที่ 3.17 ในการพิจารณาการท างานของคอมมิวเทเตอร์ โดย กระแสไฟฟ้าที่ไหลในขดลวดที่ต่ออยู่กับซี่คอมมิวเทเตอร์มีการกลับทิศทางตามเวลา และแปรงถ่านก็จะ เริ่มสัมผัสคอมมิวเทเตอร์ซี่ต่อไป ซึ่งพิจารณาได้ดังนี้
แผนภาพวงจร (Schematic Diagram) แสดงดังรูปที่ 4.1 (ก) ซึ่งภายในขดลวดอาร์เมเจอร์เทียบเท่า ว่ามีแรงดันไฟฟ้าเหนี่ยวน า (Ea) กับค่าความต้านทานอาร์เมเจอร์ (Ra) ที่ต่อนุกรมกัน ส่วนที่ขดลวด สนามแม่เหล็กเทียบเท่าว่ามีค่าความต้านทานจากขดลวดสนามแม่เหล็ก (Rf) และมีกระแสไฟฟ้าไหล ผ่านขดลวดสนามแม่เหล็ก(If) และเขียนเป็นวงจรสมมูลได้ดังรูปที่ 4.1 (ข)
แผนภาพวงจรแสดงดังรูปที่ 4.2 (ก) ซึ่งวงจรสมมูลของขดลวดอาร์เมเจอร์และขดลวดสนามแม่เหล็ก เหมือนกับแบบกระตุ้นแยก เพียงมีแหล่งจ่ายจากตัวมันเองมากระตุ้นและเขียนเป็นวงจรสมมูลทางไฟฟ้า ได้ดังรูปที่ 4.2 (ข)
แผนภาพวงจรแสดงดังรูปที่ 4.3 (ก) ซึ่งวงจรสมมูลของขดลวดอาร์เมเจอร์เหมือนกับแบบชันต์ส่วน ขดลวดสนามแม่เหล็กแบบอนุกรม (RS) ต่ออนุกรมกับอาร์เมเจอร์และเขียนเป็นวงจรสมมูลได้ดังรูปที่ 4.3 (ข)
เพื่อให้เข้าใจได้มากขึ้นเกี่ยวกับเครื่องก าเนิดไฟฟ้าแบบคอมปาวด์เมื่อมีโหลด ซึ่งในที่นี้จะวิเคราะห์ เครื่องก าเนิดไฟฟ้าที่สร้างเส้นแรงแม่เหล็กเสริมกัน ดังนั้นสามารถเขียนเป็นวงจรสมมูลได้อีก 2 แบบตาม ลักษณะการต่อ (สุธน แก่นต้น, 2556 : 173-174) ดังนี้ 4.4.1 แบบลองชันต์คอมปาวด์ เป็นการน าขดลวดสนามแม่เหล็กแบบซีรีส์มาต่ออนุกรมกับอาร์- เมเจอร์ก่อนแล้วจึงน ามาต่อขนานกับขดลวดสนามแม่เหล็กแบบชันต์ ดังรูปที่ 4.4
เมื่อเครื่องก าเนิดไฟฟ้ายังไม่มีโหลดหรือมีโหลดก็ตาม จะมีการสูญเสียในเครื่องก าเนิดไฟฟ้า ซึ่งแบ่ง ออกได้เป็น 3 กลุ่มใหญ่ ๆ ได้แก่ การสูญเสียในขดลวดทองแดง การสูญเสียในแกนเหล็กและการสูญเสีย ในทางกล (วรพงศ์ ตั้งศรีรัตน์, 2556 : 221) ซึ่งแสดงให้เห็นดังรูปที่ 4.6 4.5.1 การส ูญเส ี ยในขดลวดทองแดง (Copper Losses) เนื่องจากขดลวดทองแดงที่พันอยู่ใน เครื่องก าเนิดไฟฟ้ามีค่าความต้านทานและเมื่อมีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านท าให้เกิดก าลังไฟฟ้าขึ้นที่ขดลวด ซึ่งเป็นก าลังไฟฟ้าที่สูญเสียไปและได้ออกมาในรูปของความร้อน ซึ่งการสูญเสียในขดลวดทองแดง แบ่ง ออกเป็น
4.5.2 การส ูญเส ี ยในแกนเหล ็ ก (Core Losses) การสูญเสียนี้เกิดขึ้นที่แกนอาร์เมเจอร์ขณะที่แกน อาร์เมเจอร์หมุนเคลื่อนที่ผ่านขั้วเหนือและขั้วใต้ ซึ่งเป็นก าลังไฟฟ้าที่สูญเสียไปและได้ออกมาในรูปของ ความร้อน แบ่งออกเป็น 1. การสูญเสียจากฮิสเทอรีซิส (Hysteresis Losses) เกิดจากโมเลกุลของแกนเหล็กที่ทุ่นของ อาร์เมเจอร์เกิดการกลับตัวไปมาตลอดเวลาขณะที่อาร์เมเจอร์หมุนไป โดยก าลังไฟฟ้าสูญเสียส่วนนี้บอกมา เป็นจ านวนเปอร์เซ็นต์ของก าลังเอาต์พุต ก าหนดให้เป็น Ph หน่วยเป็นวัตต์
2. การสูญเสียจากกระแสไหลวน (Eddy Current Losses) เกิดจากกระแสที่ไหลวนในแกน เหล็กของอาร์เมเจอร์ขณะที่อาร์เมเจอร์หมุนไป โดยก าลังไฟฟ้าสูญเสียส่วนนี้บอกมาเป็นจ านวนเปอร์เซ็นต์ ของก าลังเอาต์พุต ก าหนดให้เป็น Pe หน่วยเป็นวัตต์ ดังนั้นก าลังไฟฟ้าที่สูญเสียในแกนเหล็กก าหนดให้เป็น Pc หาได้จากสมการ 4.5.3 การส ูญเส ี ยในทางกล (Mechanical Losses) การสูญเสียนี้เกิดขึ้นขณะที่เครื่องก าเนิดไฟฟ้า หมุนไปซึ่งต้องใช้ก าลังบางส่วนเพื่อชนะแรงทางกลเหล่านี้ บางครั้งเรียกว่า การส ูญเส ี ยในการ หมุน (Rotationary Losses) ก าหนดให้เป็น Protซึ่งเป็นก าลังไฟฟ้าที่สูญเสียไปเช่นกัน แบ่งออกเป็น 1. การสูญเสียจากความฝืด (Friction Losses) ซึ่งเกิดจากแรงกดของสปริงไปกดแปรงถ่านกับ ซี่-คอมมิวเทเตอร์ นอกจากนี้ยังเกิดจากการเสียดสีในตลับลูกปืนที่ยึดติดกับฝาปิดหัวท้ายกับแกนอาร์ เมเจอร์ 2. การสูญเสียจากแรงลมต้าน (Windage Losses) การสูญเสียส่วนนี้เกิดจากการหมุนของอาร์ เมเจอร์ โดยที่แกนเพลาของอาร์เมเจอร์จะติดตั้งใบพัดเพื่อระบายความร้อน เมื่อใบพัดนี้หมุนไปก็จะปะทะ กับแรงลมจึงท าให้เกิดการสูญเสียค่านี้ขึ้น
ผลรวมของการสูญเสียจากความฝืดและแรงลมต้านจะก าหนดให้เป็นการสูญเสียในการ หมุนโดยก าลังไฟฟ้าสูญเสียส่วนนี้บอกมาเป็นจ านวนเปอร์เซ็นต์ของก าลังเอาต์พุต มีหน่วยเป็นวัตต์ดังนั้น ก าลังไฟฟ้าสูญเสียทั้งหมดของเครื่องก าเนิดไฟฟ้า ก าหนดให้เป็น Ploss หาได้จากสมการ
เมื่อเครื่องก าเนิดไฟฟ้าเมื่อยังไม่มีโหลดหรือมีโหลดก็ตาม จะมีการสูญเสียในเครื่องก าเนิดไฟฟ้าซึ่ง แบ่งออกได้เป็น 3 กลุ่มใหญ่ ๆ ได้แก่ กลุ่มการสูญเสียในขดลวดทองแดง กลุ่มการสูญเสียในแกนเหล็ก และกลุ่มการสูญเสียในการหมุน ดังรูปที่ 4.7 (ก) เป็นวงจรสมมูลของเครื่องก าเนิดไฟฟ้าแบบคอมปาวด โดยมีก าลังอินพุตจ่ายเข้ามา มีก าลังเอาต์พุตออกไปที่โหลดและยังได้แสดงก าลังไฟฟ้าในส่วนต่าง ๆ ที่ เกิดขึ้นในตัวเครื่องก าเนิดไฟฟ้า พร้อมทั้งก าลังสูญเสียที่แยกออกไป (Stephen J. Chapman, 1999 : 499-500) ดังรูปที่ 4.7 (ข)
4.6.1 ก าลังอินพุตจากตัวขับ (Input from Prime Mover) เป็นก าลังกลที่ใช้ในการขับเครื่อง ก าเนิด-ไฟฟ้าที่ได้จากตัวต้นก าลัง เช่น ก าลังจากเครื่องยนต์ ก าลังที่เพลาของมอเตอร์ไฟฟ้า เป็นต้น โดย ก าลังอินพุตจากตัวขับหาได้จาก
4.6.2 ก าลังแม่เหล็กไฟฟ้า (Electromagnetic Power) เป็นก าลังไฟฟ้าที่ผลิตขึ้นในขดลวดอาร์- เมเจอร์ ซึ่งเป็นก าลังที่เครื่องก าเนิดไฟฟ้าแปรสภาพพลังงาน (Energy Conversion) จากก าลังกลไปเป็น ก าลัง ไฟฟ้า โดยก าลังแม่เหล็กไฟฟ้าหาได้จาก
ก าลังอินพุตที่จ่ายเข้ามาเพื่อขับเครื่องก าเนิดซึ่งเป็นก าลังกลและมีก าลังบางส่วนได้สูญเสียไป โดย ก าลังที่เหลือเป็นก าลังไฟฟ้าทางเอาต์พุตหรือก าลังไฟฟ้าที่โหลด ถ้าก าหนดให้อัตราส่วนระหว่าง ก าลังไฟฟ้าเอาต์พุตต่อก าลังไฟฟ้าอินพุต ก็คือประสิทธิภาพของเครื่องก าเนิดไฟฟ้านั่นเอง